کتاب آسفالت از تولید تا پخش

فصل 1 9
آسفالت چیست؟ 9
تاریخچه آسفالت 9
تاریخچه آسفالت در اروپا 14
تاریخچه راهسازی در ایران 15
راهسازی در دوران باستان ایران 15
راه و راهسازی در دین اسلام 16
آسفالت گوگاسی 16
تاریخچه آسفالت ماستیک 17
فصل 2 21
انواع آسفالت 21
آسفالت گرم 21
قشر رویه (توپکا) 22
قشر آستر 23
اساس قیری 23
آسفالت ماکادام نفوذی 23
آسفالت حفاظتی 24
عوامل موثر در انتخاب نوع آسفالت 25
خصوصیات آسفالت و مشخصات مهم آن 29
مصالح سنگي 29
دانه بندي 30
روش‌هاي مخلوط كردن مصالح سنگي 32
خصوصيات سطح و شكل دانه‌ها 33
بتن آسفالتي گرم 35
تنظيم كارخانه آسفالت 38
فصل 3 41
اجرای آسفالت 41
شرح مختصري بر راهسازي 41
پخش و كوبيدن مصالح سنگي 49
پخش بتن آسفالتي 57
كوبيدن لايه‌هاي بتن آسفالتي 58
آزمايشات بتن آسفالتي 60
آزمايشات مصالح سنگي سيلوهاي سرد 60
آزمايشات مصالح سنگي سيلوهاي گرم 60
آزمايشات قير 61
آزمايشات بتن آسفالتي تهيه شده 61
آزمايشات بتن آسفالتي پخش و متراكم شده 61
آسفالت مخلوط در محل (مخلوط در راه) 62
فصل4 63
طرح اختلاط آسفالت 63
روش طرح اختلاط مارشال 64
انتخاب مصالح 64
انتخاب قیر آسفالت 64
آماده سازی نمونه‌های مخلوط آسفالت 65
متراکم سازی مخلوط‌های آسفالت 65
آزمایش نمونه‌های متراکم شده مارشال 65
محاسبه خواص حجمی‌نمونه‌ها 66
معیار طرح اختلاط مارشال 66
طرح اختلاط مارشال 67
تعیین میزان قیر بهینه 67
نکات ضعف و قوت روش طرح اختلاط مارشال 68
طرح اختلاط ویم 69
انتخاب مصالح و قیر 69
برآورد و تخمین میزان قیر بهینه 69
آماده سازی مخلوط‌های آسفالت 69
متراکم سازی نمونه‌ها 69
آزمایش مخلوط متراکم شده 70
نقاط قوت و ضعف روش طرح اختلاط ویم 71
روش طرح اختلاط سوپرپیو 72
روش طرح اختلاط سوپرپیو 76
فصل 5 83
آسفالت گرم 83
اجراي آسفالت گرم 83
نمونه برداری از مصالح 85
اجراي آسفالت و محوطه سازی 85
مواد افزودنی و تاثیر آن در آسفالت 93
منابع و مآخذ 95

انواع آسفالت

آسفالت با توجه به نحوه کاربرد و اختلاط، به سه دسته آسفالت گرم، آسفالت حفاظتی و آسفالت سرد تقسیم‌بندی می‌شود.

آسفالت گرم

آسفالت گرم به آن دسته از آسفالت‌ها گفته میشود که به صورت گرم با قیر‌ترکیب می‌شوند و به صورت گرم نیز در سطح پخش شده و متراکم می‌گردند.

آشناترین نوع آسفالت همان آسفالت گرم یا بتن آسفالتی گرم است. مصالح سنگی معمولا بیش از ۹۰ درصد مخلوط آسفالت را تشکیل می‌دهند، از این رو مصالح سنگی تاثیر بسزایی در کیفیت آسفالت حاصله دارد.

آسفالت گرم مخلوطی از چندین ماده مختلف از جمله مصالح سنگی مثل شن و ماده اصلی، قیر است که بر اساس نوع قیر مصرفی در دمایی مابین ۱۰۵ تا ۱۶۳ درجه سانتیگراد در کارخانه ساخته می‌شود و برای کشیده شدن روی محدوده مورد نظر فرستاده می‌شود. این ماده به صورت خمیری داغ روی ناحیه کشیده می‌شود و با دستگاه‌های مخصوصی کوبیده و فشرده می‌شوند و پس از سرد شدن به شکل جامد و بسیار مقاوم در می‌ایند.

در کف خیابان‌ها و فرودگاه‌ها و بسیاری از پشت بام‌ها از این نوع آسفالت استفاده می‌شود. در بین انواع آسفالت‌های گرم، برترین نوع از نظر مقاومت و دوام، بتن آسفالتی است.

بتن آسفالتی از مخلوط کردن سنگ‌های مرغوب و شکسته شده و قیر خالص بدست می‌آید. بتن آسفالتی درتمامی‌کاربرد‌ها مثل روسازی راه‌ها و باند فرودگاه‌ها کاربرد دارد و در برابر شرایط مختلف و سخت جوی و یا‌ترافیک بسیار با دوام است. همچنین در قسمت‌های ایستگاه خطوط اتوبوس واحد‌ها از این لایه پوشش استفاده می‌کنند.

در گروه مخلوط‌های آسفالت گرم، بتن آسفالتی ممتازترین، مقاوم‌ترین و بادوام‌ترین نوع آن است که از اختلاط مصالح سنگی مرغوب و شکسته با دانه‌بندی منظم و پیوسته و قیر خالص، ضمن اعمال کنترل ونظارت دقیق در کلیه مراحل تولید به دست می‌آید.

بتن آسفالتی در کلیه قشرهای مختلف روسازی راه و در هرگونه شرایط جوی و‌ترافیکی، بدون هیچ محدودیتی قابل مصرف است در حالی که در شرایط مشابه، کاربرد سایر انواع آسفالتهای گرم با دانه‌بندی‌های گسسته، باز و یا منظم محدودیت‌های زیادی دارد.

انواع مخلوط‌های آسفالت گرم و بتن آسفالتی مصرفی در قشرهای روسازی راه به شرح زیر است:

این نوع از آسفالت به چند قسمت تقسیم می‌شود:

• آسفالت رویه
• آسفالت آستر
• اساس قیری
• ماسه آسفالت

قشر رویه (توپکا)

آسفالت رویه آخرین قشر آسفالتی است که در تماس مستقیم با بارهای وارده از‌ترافیک و عوامل جوی محیط قرار می‌گیرد و لذا باید طوری طرح و اجرا شود که در مقابل اثرات سوء آب، یخبندان و تغییرات دما از پایایی و مقاومت لازم برخوردار باشد. قشر رویه معمولاً نسبت به قشرهای آستر (بیندر) و اساس قیری دارای دانه‌بندی ریزتر و در نتیجه قیر بیشتر می‌باشد. حداکثر اندازه سنگدانه‌ها در این قشر از ۵/۹ تا ۱۹ میلیمتر متغیر است که با توجه به بافت سطحی مورد نیاز انتخاب می‌شود. برای ازدیاد مقاومت در مقابل لغزندگی و جلوگیری از ایستابیهای سطحی، از یک نوع آسفالت رویه با دانه‌بندی باز استفاده می‌شود که حداقل ضخامت آن حدود ۲۰ میلیمتر است که جزو سیستم روسازی راه منظور نمی‌شود و نمی‌توان از آن به عنوان قشر جایگزین رویه اصلی استفاده کرد.

قشر آستر

قشر آستر بین رویه و قشرهای آسفالتی زیر آن و یا بین رویه و قشر اساس قرار می‌گیرد. اندازه سنگدانه‌ها برای آستر معمولاً بین ۱۹ تا ۵/۳۷ میلیمتر متغیر است. گاهی اوقات در شرایط‌ ترافیک خیلی سنگین، از جمله در بنادر و اسکله‌ها مشروط بر آنکه بافت سطحی آن مشکلی ایجاد نکند، از دانه‌بندی‌های تیپ قشر آستر که در مقابل تغییر شکل ناشی از بارهای خیلی سنگین حساسیت کمتری دارد، برای قشر رویه استفاده می‌شود.

اساس قیری

اساس قیری می‌تواند به عنوان اولین قشر روسازی آسفالتی مستقیماً روی بستر روسازی آماده شده راه و یا روی قشر اساس شکسته قرار گیرد. حداکثر اندازه سنگدانه‌ها برای این قشر معمولاً تا ۵۰ میلیمتر و در مواردی نیز تا ۷۵ میلیمتر قابل اجرا است. از اساس قیری با دانه‌بندی باز به عنوان یک لایه زهکش به منظور تسریع در تخلیه آبهای نفوذی به سیستم روسازی که نوع مشابه آن در نقش لایه جاذب تنش و به منظور جلوگیری از بازگشت‌ترکها در بهسازیها، با حداکثر اندازه سنگدانه‌های ۵/۳۷ تا ۷۵ میلیمتر، متشکل از مصالح ۱۰۰ درصد شکسته است، استفاده می‌کنند.

آسفالت ماکادام نفوذی

آسفالت ماکادام نفوذی از مصالح سنگی شکسته درشت‌دانه تشکیل شده که در هم قفل گردیده و فضای خالی بین آنها با قیر تحت فشار و مصالح سنگی متوسط پر شده است.

آسفالت ماکادام نفوذی معمولاً در مناطقی بکار برده می‌شود که مصالح سنگی رودخانه‌ای با دانه‌بندی پیوسته یافت نشود. آسفالت ماکادام نفوذی را می‌توان به عنوان قشر اساس و یا قشر رویه بکار برد.

آسفالت حفاظتی

آسفالت حفاظتی همان‌ترکیب سنگ‌های خرد شده با قیر است که در این نوع از آسفالت اندازه سنگ‌ها بسیار کوچک‌تر است و هدف از ساخت این اسفالت حفاظت از محدوده مورد نظر است. کاربرد‌های این نوع آسفالت در پشت بام‌ها برای حفاظت و به عنوان روکش برای ایزوگام برای جلوگیری از آسیب رسیدن به آن است و یا معابری است که فشار در آنها کمتر است. مقاومت این نوع آسفالت زیاد نیست و از قیر زیادی برخوردار است. همچنین ضخامت آسفالت حغاظتی معمولاً ۲٫۵سانتی‌متر است.

انواع آسفالت‌های حفاظتی به شرح زیر است:

• آسفالت حفاظتی از نوع یک لایه[1]
• آسفالت حفاظتی از نوع چند لایه[2]
• آسفالت حفاظتی سرد پیش اندود[3]
• نوع پریمکت[4]
• نوع تک کت [5]
• نوع سیل کت‌ها [6]
• حفاظتی نوع ردمیکس[7]

پخش قیر در راه‌های خاکی، شنی، آسفالتی و بتنی و بلافاصله پخش سنگدانه بر روی آن، یا قیرپاشی بدون سنگدانه یا استفاده از مخلوط‌های آسفالتی پیش ساخته از نوع دوغاب قیری (اسلاری سیل) یا میکروسرفیسینگ آسفالت حفاظتی نامیده می‌شود. ضخامت این نوع رویه سازی (میکروسرفیسینگ)، حداکثر ۱۲ میلی‌متر در ۲ لایه است که جزء سازه باربر روسازی راه محسوب نمی‌شود و عملکرد ساز‌ه‌ای ندارد. در آسفالتهای حفاظتی از قیرهای محلول، قیرابه‌ها یا قیرهای خالص با کندروانی کم استفاده می‌شود.

آسفالت‌های حفاظتی برای غیرقابل نفوذ کردن بستر راه، افزایش مقاومت سایشی و لغزشی آن و نیز بهسازی موقت رویه‌های موجود آسفالتی و بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع رویه سازی به علت سرعت و سهولت اجرا و نیاز محدود به ماشین آلات و تجهیزات آسفالتی، در مقایسه با آسفالت گرم، بسیار مقرون به صرفه است.

آسفالت‌ سرد[8]

آسفالت سرد به مخلوطی از مصالح سنگی و قیر مخلوط و یا امولسیون قیر گفته می‌شود که مواد اولیه آن در دمای محیط مخلوط شوند. در برخی انواع آسفالت سرد، ممکن است قیر بر حسب ضرورت گرم شود، اما سایر مصالح بدون گرم شدن با قیر مخلوط می‌شوند.

آسفالت سرد از اختلاط سنگدانه‌ها با قیرهای محلول یا قیرآبه‌ها در دمای محیط تهیه و در همین دما پخش و متراکم می‌شود. سنگدانه‌ها در زمان اختلاط با قیرابه می‌تواند مرطوب باشد ولی با قیرهای محلول، در دمای محیط یا تحت اثر حرارت باید خشک شده‌باشد. مخلوط‌های آسفالت سرد که با قیرهای محلول غلیظ مانندMC-3000  یا SC-3000 تهیه می‌شود، عملاً مانند آسفالت گرم باید در درجه حرارت ۹۵ درجه سانتیگراد یا بیشتر با قیر مخلوط شده و در محدوده همین دما، پخش و متراکم شود.

آسفالت سرد را می‌توان در مسافت‌های زیاد حمل و سپس پخش کرد یا آن را در کارگاه انبار نمود و بعداً مورد استفاده قرار داد.

آسفالت سرد در کلیه لایه‌های روسازی کاربرد دارد مشروط بر آن که تمام ضوابط و معیارهای طراحی و محدودیت‌های‌ترافیکی مسیر رعایت شده باشد. این نوع آسفالت در قشرهای رویه، آستر و اساس قیری برای‌ترافیک سبک و متوسط و در قشر اساس قیری برای‌ترافیک سنگین و خیلی سنگین می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.

عوامل موثر در انتخاب نوع آسفالت

نوع روکش و آسفالت را می‌توان به سادگی با توجه به حجم‌ترافیک شهری در خیابان و نوع خاک انتخاب نمود اما گاهی انتخاب روکش آسفالت آنقدر پیچیده می‌شود که باید با توجه به تحقیقات و پژوهش‌های سنگین صورت گرفته و فاکتور‌های مهم و وزین مانند چرخه هزینه زندگی انتخاب کرد. هر گاه که در انتخاب از متدولوژی استفاده شود باید سبک انتخاب شده عینی، منطقی، علنی، قابل توضیح و مهم‌تر از همه این که بهترین معیار برای پرداخت کننده مالیات را در بر داشته‌باشد.

بسیاری از آژانس‌های سازنده بزرگراه‌های ایالات متحده امریکا درصددند تا روند روکش کردن خیابان‌ها را مورد بررسی و بازبینی قرار دهند تا نسبت به رعایت اصول و الگوهای آسفالت کاری مطمئن شوند. در برخی از ایالات تصمیم گیری در این خصوص فقط بر عهده سازمان مرکزی است و در برخی دیگر به سازمان‌ها و ادارات زیر مجموعه نیز تفویض اختیار شده است.

روکش کردن خیابان‌ها کاری بسیار دشوارتر از آسفالت کردن مسیر درب منزل تا پارکینگ اتومبیلتان است؛ اما آسفالت کردن خیابان‌ها با این نوع آسفالت بسیار متفاوت است چرا که آسفالت مطلوب می‌بایست در برابر‌ترافیک و عبور و مرور سنگین اتومبیل‌ها و بدی شرایط آب و هوایی بسیار مقاوم بوده و از نظر همواری به گونه ای باشد که بتوان بر روی آن‌هاکی بازی کرد.

همچنین اگر عمل آسفالت کردن خیابان‌ها به خوبی صورت گرفته و از آن به خوبی محافظت شود جذابیت خاصی را به خیابان‌ها و خانه‌ها ومغازه‌ها می‌بخشد. به همین جهت است که طراحان و مهندسین با استفاده از خلاقیت خود تغییرات جالبی را در رنگ و الگوی آسفالت کاری پدید آورده اند.

باید از آسفالت خیابان‌ها طوری محافظت شود که در زمستان‌ها در اثر برف و یخبندان آسیبی نبیند و در تابستان هم آلودگی و کثیفی بر آن تاثیر گذار نباشد. اگر آسفالت این گونه باشد بدیعی است که مقرون به صرفه، بادوام و دائمی‌خواهد بود و همچنین نگهداری از آن نیزراحت‌تر می‌باشد.

برای تحقق این امر سه فاکتور اساسی وجود دارد که عبارتند از:

• ۱-طراحی مناسب
• ۲-استفاده از مصالح و مواد مرغوب
• ۳-اجرای صحیح عملیات ساخت و زیرسازی ومهمتر از آن نظارت صحیح

تاثیرطراحی مناسب چیست؟

اگر طراحی دقیق و مناسب باشد، می‌توان گفت که خیابان آسفالت شده تا ۲۰ سال به همان صورت اولیه و بدون مشکل باقی می‌ماند.

شالوده: جاده از زمین و خاک درست شده است، پس می‌بایست کار زیرسازی آن را با استفاده از مواد جامد شروع کرد. زیرسازی خیابان می‌بایست هموار، قرص و محکم باشد و در بستر حمل و نقل شهری واقع شود. به هیچ عنوان استفاده از تن مایه‌های گیاهی و حیوانی و خاک‌های سطحی در زیرسازی تجویز نمی‌گردد. حدود ۶ تا ۸ میلیمتر از سطح بالایی زیرسازی باید با سنگ ریزه‌های زبر و در عین حال متراکم پر شود. برای عریض سازی و زیرسازی دوباره خیابان باید مجدداً عملیات زیرسازی با سنگ ریزه‌ها صورت گیرد تا زهکشی محل اجرا با اطمینان بیشتری انجام شود.

روکش کردن: آنچه می‌بینیم و به نظر مناسب می‌آید ملزوما مطلوب نیست. به عنوان مثال اگر روکش خیابان در نظر صاف و هموار می‌آید دلیل بر مطلوب بودن و مناسب بودن آن نیست. در واقع آنچه فاکتور اصلی در مطلوب بودن آسفالت مد نظر است‌تراکم و ضخامت آسفالت اجرایی است.

راه‌های ورودی و اختصاصی به کمترین‌تراکم ضخامت در حدود ۵۰ میلیمتر آسفالت مخلوط گرم نیازمند است. ضخامت هر لایه آسفالت معمولا سه چهارم ضخامت آسفالت نرم و مخلوط و گرم است. پیمانکار می‌بایست در قراردادش میزان ضخامت و‌تراکم روکش را بطور دقیق ذکر کند تا ابهامات در این مورد از بین رفته و از هر گونه کارشکنی ممانعت به عمل آید. برای اینکه دوام آسفالت بیشتر شود بهتر است که ۵۰ میلیمتر به زیرسازی و ۴۰ میلی‌متر به لایه‌های رویی و سطح خیابان اختصاص یابد.

زهکشی: هنگامی‌که آب بر آسفالت‌ها جاری می‌شوند و از مسیر خانه‌ها روان شده و از زیر سازی آسفالت عبور می‌کنند، تهدید کننده است.

*روکش خیابان‌ها باید دارای شیب باشد، در شیب گذاری گذاشتن شیب یک چهارم اینچ در هر 30/5 معمول است (۲ سانتی متر متر برای هر یک متر عرض)، برای هر ۳۰ متر از خیابان ارتفاع شیب می‌بایست ۴۶۰ میلیمتر باشد، زهکشی باید از ساختمان‌ها فاصله داشته باشد و نباید اجازه داد تا آب در لبه آسفالت خیابان جمع شود(زهکشی در زیر زمین لزومی ‌ندارد).

دلیل استفاده از مواد و مصالح مرغوب

در خیابان‌ها که نیروی زیادی بر آن وارد نمی‌شود همان آسفالت HMA سنتی مناسب است. در بیشتر موارد HL- ۸ مخلوط برای زیرسازی (به اندازه ۱۹ میل متر) این قبیل خیابان‌ها استعمال می‌شود. در زیرسازی جاده‌های خارج از شهر و پارکینگ‌ها می‌توان از HL۳) به اندازه ۵/۱۲ میلیمتر) برای بخش‌های سطحی استفاده نمود. برخی عقیده دارند که استفاده از HL ۳ و یا AHL ۳ (به اندازه ۵/۱۲ میلی متر) به روکش و آسفالت دوام بیشتری می‌بخشد.

مطمئن شوید که پیمانکار پروژه آسفالت را از تولید کنندگان مجاز و معتبر تهیه کرده است تا از کیفیت پروژه کاسته نشود.

اجرای صحیح عملیات اجرایی

زیرسازی می‌بایست هموار و محکم باشد. پیمانکار باید مناطقی که خاک سست و نرم دارند را با مواد متراکم و چگال جایگزین سازد این مورد نقش تعیین کننده‌ای دارد. در مناطقی که خانه‌های جدیدی ساخته شده اول مطمئن شوید که دیگر زمین نشست نمی‌کند شاید لازم باشد برای اطمینان از این امر چندین ماه منتظر بمانید.

سنگ ریزه‌هایی که در شالوده به کار می‌رود باید طوری ریخته شود که ضخامت در همه جا یکسان باشد. در بخش زیرین آسفالت از گیاه کش‌ها استفاده کنید تا اگر احیانا آسفالت در آینده‌ترک برداشت در آنجا گیاه روئیده نشود و آسفالت متلاشی نگردد. باید آسفالت در درجه حرارت مناسب قرار گیرد. اگر حرارت داده شده بیش از حد باشد (که در این حالت دود آبی رنگی از روی آسفالت متصاعد می‌شود)

سطح آسفالت پس از مدت کوتاهی‌ترک بر می‌دارد و آسفالت زودتر از مدت مقرر سخت و سفت می‌شود (بنابراین یکی از مواردی که باید مد نظر قرار داد و نظارت صحیحی بر آن داشت کنترل درجه حرارت آسفالت می‌باشد)، پیمانکار نباید در یک برجستگی بیش از ۵ سانتی متر آسفالت مخلوط گرم بریزد و پیمانکار نباید بصورت دستی خیابان را آسفالت کند.

استفاده از غلطک و عملیات متراکم سازی آسفالت باید از همان ابتدای کار صورت گیرد تا آسفالت در جای خود قرار گرفته و متراکم شود و تا زمانی که تمامی‌نقاط ناهموار پوشانده شود ادامه می‌یابد.

خصوصیات آسفالت و مشخصات مهم آن

مخلوطهاي قيري كه در ايران به آسفالت موسوم هستند از اختلاف قير و مصالح سنگي بدست مي‌آيند. آسفالت انواع مختلف دارد و از آن براي ساختن لايه‌هاي رويه، اساس و زيراساس روسازي راهها و فرودگاهها استفاده مي‌شود. از آنجا كه خصوصيات آسفالت‌ها بستگي به خصوصيات مصالح تشكيل دهنده آن يعني قير و مصالح سنگي دارد، لذا در اين فصل ابتدا خصوصيات مصالح سنگي مورد بحث قرار گرفته و سپس بشرح خصوصيات آسفالتها پرداخته‎ شده‌است. خصوصيات و مشخصات فني قيرها در بخش پنجم آمده‌است.